EP0530402A1 - Wärmehärtbare Reaktionsklebstoffe - Google Patents

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EP0530402A1
EP0530402A1 EP91115138A EP91115138A EP0530402A1 EP 0530402 A1 EP0530402 A1 EP 0530402A1 EP 91115138 A EP91115138 A EP 91115138A EP 91115138 A EP91115138 A EP 91115138A EP 0530402 A1 EP0530402 A1 EP 0530402A1
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EP
European Patent Office
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adhesive
unsaturated
weight
adhesive according
rubbers
Prior art date
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EP91115138A
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English (en)
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EP0530402B1 (de
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Kurt Stephan
Roman Schmidt
Hans Dr. Widmer
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Huber and Suhner AG
Original Assignee
Huber and Suhner AG
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Publication date
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Priority to CA002076930A priority patent/CA2076930A1/en
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Priority to US08/178,451 priority patent/US5350797A/en
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C09J167/00—Adhesives based on polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J167/06—Unsaturated polyesters having carbon-to-carbon unsaturation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L75/04—Polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08L2666/00—Composition of polymers characterized by a further compound in the blend, being organic macromolecular compounds, natural resins, waxes or and bituminous materials, non-macromolecular organic substances, inorganic substances or characterized by their function in the composition
    • C08L2666/02—Organic macromolecular compounds, natural resins, waxes or and bituminous materials
    • C08L2666/14—Macromolecular compounds according to C08L59/00 - C08L87/00; Derivatives thereof
    • C08L2666/18—Polyesters or polycarbonates according to C08L67/00 - C08L69/00; Derivatives thereof

Definitions

  • the invention relates to one-component reactive adhesives which are heat-curable.
  • the invention relates to a thermosetting reactive adhesive which is suitable for gluing heat-shrinkable molded parts.
  • Reaction adhesives are distinguished by the fact that, prior to setting, they are present as reactive monomeric or oligomeric compounds which are converted into high-molecular, spatially crosslinked polymers during the bonding process. Depending on the possible types of the polymerization reaction, the reaction adhesives are divided into polymerization, polyaddition and polycondensation adhesives.
  • Polymerization adhesives harden by radical or ionic polymerization, in the first case the radicals necessary for the reaction are generated either by UV radiation or electron beams, but mostly by radical-forming catalysts such as peroxides.
  • Cold-curing reactive adhesives are easy to process, but usually require a long curing time.
  • Heat- and heat-curable reactive adhesive compositions only bind at temperatures of 80 to 200 ° C, but provide very high adhesive strengths.
  • EP 185 462-A2 discloses adhesive compositions which cure at room temperature, but are only suitable for bonding metal surfaces to one another.
  • Typical reactive components of a one-component reaction adhesive are one or more long-chain ethylenically unsaturated polymers, as well as low-molecular monomeric or oligomeric olefins, which crosslink the long-chain polymers with one another as a "bridge" during setting.
  • thermosetting adhesive which is present on a carrier material in the form of a thermosetting self-adhesive tape.
  • the essential components of this adhesive are an oil-resistant elastomer, an adhesive resin and, as reactive components, an unsaturated polyester and a solvent that can be polymerized with it. Additional components are optionally a peroxide catalyst or a cross-linking reagent. An unsaturated ester monomer is preferably used as the polymerizable solvent.
  • the invention has for its object to provide a thermosetting reactive adhesive as a one-component system, which is distinguished from known adhesives above all by increased storage stability and by a short crosslinking time, the tackiness and activation temperature of the crosslinking being freely adjustable.
  • the adhesive is said to be particularly suitable for bonding heat-shrinkable molded parts.
  • thermosetting reactive adhesive specified in claim 1.
  • the gluing process i.e. the crosslinking by a polymerization reaction between the reactive constituents is triggered by radicals which are released from the hardening catalyst by the action of heat.
  • the unsaturated backbone polymer and the unsaturated polyester are crosslinked, the ethylenically unsaturated low-molecular crosslinker crosslinking the long-chain polymers to form intra- and in particular intermolecular bridges.
  • One or more ethylenically unsaturated elastomers in particular rubbers or rubber-like compounds, can be used for the uncrosslinked framework polymer .
  • the following list provides an overview of framework polymers suitable according to the invention.
  • the short names are listed according to the DIN / ISO standard 1629.
  • unsaturated elastomers there may also be saturated backbone polymers, the proportion of which is adjusted so that they do not impair the crosslinking time or the other properties of the adhesive.
  • the unsaturated skeleton polymer separately as a reaction product of an elastomer containing hydroxyl groups with a diisocyanate in a preliminary reaction.
  • a mixture of the hydroxyl-containing elastomer and the unsaturated polyester is reacted with a prepolymer of a diisocyanate (for example 4,4-methylene-bis (phenyl isocyanate) (MDI) (for example Desmodur R from Bayer) and hydroxyethyl methacrylate (HEMA).
  • MDI 4,4-methylene-bis (phenyl isocyanate)
  • HEMA hydroxyethyl methacrylate
  • the reaction of the hydroxyl groups with the diisocyanate specifically introduces double bonds, which can react with the unsaturated polyester via the crosslinker when glued.
  • Particularly suitable are hydroxyl-containing polyester urethanes such as Desmocoll R 540 from Bayer.
  • the unsaturated polyesters are dissolved, viscous or solid.
  • the polyesters can be present in a styrene-containing solution, preferably in a styrene-free solution.
  • They are preferably made up of unsaturated polybasic carboxylic acids, for example fumaric acid, maleic acid, ataconic acid, citraconic acid, mesaconic acid and their anhydrides, and combinations of unsaturated / saturated polybasic carboxylic acids which are mixed with polyhydric alcohols such as ethylene, propylene, neopentyl-1,4-cyclohexanediolmethanol , 1,4-butanediol, bisphenol A, etc. are implemented.
  • monofunctional crosslinkers can also be present, as a result of which the "bridge" between the framework polymers and / or unsaturated polyesters is extended in the crosslinking reaction.
  • monomeric acrylate compounds makes it possible, above all, to adjust the hardness of the crosslinked adhesive.
  • the polymerization reaction is triggered by one or more hardening catalysts which decompose when exposed to heat and form free radicals.
  • Prefers are peroxide compounds that react in a temperature range from + 60 to + 300 ° C. Suitable peroxides are, for example, tert-butyl perbenzoate, tert-butyl permaleinate or bis (tert-butyl peroxyisopropyl) benzene.
  • Peroxide-based peroxides are particularly preferred since they do not impair the high storage stability of the adhesive according to the invention, for example 1,1-di (tert-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, n-butyl-4,4-di (tert- Butylperoxy) valerate, ethyl 3,3-di (tert-butylperoxy) butyrate, 3,3,6,6,9,9-hexamethyl-1,2,4,5-tetraoxa-cyclohexane, 2,2-bis ( tert-Butylperoxy) butane (Interox R BU AL 50), 1,1-bis (tert-butylperoxy) cyclohexane.
  • Benzoyl peroxide encapsulated in gelatin is also suitable.
  • the melting temperature of the gelatin is set to a range greater than 60 ° C.
  • Azo compounds can also be used as crosslinkers, although foaming can occasionally occur during bonding.
  • black pigment for example Bayferrox R 318 M from Bayer
  • the proportion of black pigment in the adhesive is advantageously approximately 0.1 to 5.0%, particularly preferably approximately 1.0 to 2.0%. The storage stability is not affected.
  • the elasticity of the adhesive can also be adjusted using plasticizers, such as Mesamoll R. Silanes can also be added to promote adhesion on glass.
  • Activation substances or accelerators known as additives in dissolved or solid form can also be used to accelerate the polymerization.
  • Cobalt naphtenates, cobalt octoates, primary, secondary and tertiary amines and sulfimides are particularly suitable for this.
  • the activating substances are used in the technically usual concentrations.
  • the choice of solvent being based on the polarity of the elastomers used: for strongly polar elastomers, keto or aromatic compounds such as acetone, methyl ethyl ketone (MEK), methyl acetate, ethyl acetate are used , Toluene, xylene or mixtures thereof.
  • keto or aromatic compounds such as acetone, methyl ethyl ketone (MEK), methyl acetate, ethyl acetate are used , Toluene, xylene or mixtures thereof.
  • MEK methyl ethyl ketone
  • Toluene xylene
  • petroleum ethers with boiling limits of 60 to 95 ° C, 80 to 110 ° C and 110 to 140 ° C, and toluene or xylene are preferred.
  • the adhesive according to the invention can also contain stabilizers, for example liquid bisphenol A diglycidyl ethers (for example Beckopox R ) and thermal stabilizers, rubber aging agents (for example phenol derivatives) in the case of halogen-containing formulations, hydroquinone or its derivatives as storage stabilizers for the crosslinking agent.
  • stabilizers for example liquid bisphenol A diglycidyl ethers (for example Beckopox R ) and thermal stabilizers, rubber aging agents (for example phenol derivatives) in the case of halogen-containing formulations, hydroquinone or its derivatives as storage stabilizers for the crosslinking agent.
  • stabilizers for example liquid bisphenol A diglycidyl ethers (for example Beckopox R ) and thermal stabilizers, rubber aging agents (for example phenol derivatives) in the case of halogen-containing formulations, hydroquinone or its derivatives as storage stabilizers for the crosslinking agent.
  • the stabilizers
  • the adhesive according to the invention is distinguished from known adhesive compositions by a significantly increased storage stability.
  • the minimum storage time for permeable oxygen or adhesive packaged under an air cushion at room temperature is one year, preferably at least two years.
  • the adhesive is suitable for bonding a large number of materials, preferably metal, plastics, glass, ceramics, for non-porous or porous materials among themselves or against one another.
  • the adhesive is particularly preferably used for gluing heat-shrinkable molded parts such as shrink films and tubes made of (peroxidically and / or radiation) crosslinked polyolefins against metal and against itself.
  • the adhesive is applied to the workpieces to be glued on one or both sides of the solution, or it is applied as a film, foil, plate, tape, strand with or without solvent, with or without a backing material (e.g. tape or fleece), with or without a core upset.
  • a backing material e.g. tape or fleece
  • one-sided application of the adhesive to the substrate is usually sufficient.
  • Another characteristic of the adhesive according to the invention is its very short crosslinking time in comparison to known adhesives at a relatively low activation temperature, the activation temperature being freely adjustable depending on the desired application. The achievable bond strengths are consistently above the values of comparable known adhesives.
  • Suitable combinations of unsaturated polyester (soft and / or solid) to the framework polymer allow the adhesive to be adjusted from soft to hard and highly self-adhesive to the non-blocking film. Adhesion to substrates is mainly adjusted using unsaturated polyester and crosslinking agents. The elasticity of the cross-linked adhesive is controlled via the percentage and the type of elastomer (framework polymer).
  • the following unsaturated polyesters are mostly well compatible with the rubbers of the first group and the second group: Crystic R 198, Synolite R 9193 HV, Viapal R 570, Roskydal R 850 W.
  • the unsaturated polyesters listed above and also adhesive resin LTH and Viapal R 495 G are particularly compatible. Slight incompatibility symptoms can possibly be compensated for via the cross-linker, this applies particularly to combinations that have been solved.
  • Ethyl acrylate polymers with hydroxyl groups are more compatible with low molecular weight unsaturated polyesters; there is no limitation in compatibility with low molecular weight crosslinkers.
  • BSM group chlorosulfonated polyethylene
  • Good compatibility also exists with low molecular weight crosslinkers. The same applies to connections of the CM group.
  • Group CO epichlorohydrin rubbers are particularly suitable with low molecular weight unsaturated Combine polyesters such as Roskydal R 850 W or also with Crystic R 198 and adhesive resin LPM R. Good tolerances also exist with the low molecular weight crosslinkers.
  • Nitrile rubbers rubbers from the NBR and XNBR groups are generally compatible with the following unsaturated polyesters: Crystic R 198, Synolite R 9193 HV, Viapal R 570 G and Roskydal R 850 W.
  • Crystic R 198 Synolite R 9193 HV
  • Viapal R 570 G and Roskydal R 850 W.
  • the crosslinkers are usually well tolerated.
  • Polychloroprene from the CR group can be easily combined with Synolite R 9193 HV and the adhesive resin LTH R. There is broad compatibility with the low molecular weight crosslinkers.
  • the softening points of the unsaturated polyesters also have an influence on the stickiness of the adhesive and the selection of the polyesters used is tailored to the specific application.
  • Unsaturated polyesters with a softening interval of 25 to 60 ° C, possibly combined with higher softening polyesters, are particularly suitable for self-adhesive settings.
  • Unsaturated polyesters with a softening point of 60 to 100 ° C are suitable for less sticky adhesive settings with activation temperatures of 80 to 120 ° C.
  • Unsaturated polyesters with a melting point above 100 ° C can preferably be used for dry films, foils and tapes whose activation temperature is above 120 ° C.
  • the adhesion is achieved for example via free carboxyl groups, the hardness and Temperature resistance can be increased by bisphenol A compounds.
  • Mixture I Desmocoll R 540 (polyurethane containing hydroxyl groups) 50.0% by weight Palatal R M 610 (unsaturated polyester) 45.0 Bayferrox R 108 M (Fe2O3) 5.0 100
  • Mixture II prepolymer: HEMA 34.2% by weight Desmodur R VK (isocyanate) 32.9 Methyl ethyl ketone 32.9 100
  • a solution is prepared from 40 parts by weight of mixture I with 60 parts by weight of methyl ethyl ketone, which is mixed with mixture II according to the following recipe and, after stirring, is left well-sealed for 24 hours to react, terminal double bonds being formed on the polyurethane .
  • the reaction solution is then mixed with the additional framework polymers, unsaturated polyesters, crosslinking agents, peroxide, catalyst and the other additives.
  • Finished adhesive Mixture I 54.11% by weight Blend II (prepolymer) 8.00 Crosslinker (trimethylethylolpropane triacrylate) 8.66 Peroxide catalyst (Interox R BU AL 50) 2.60 Roskydal R 850 W. 6.49 Stabilizer (hydroquinone) 0.03 unsaturated polyester (adhesive resin LTH R ) 20.11 100
  • the adhesive obtained is characterized above all by very good resistance to kerosene.
  • Example 1 The adhesive produced in Example 1 was subjected to a test according to VG standard 95343 and 95214 for the bonding of heat-shrinkable molded parts in order to investigate its properties.
  • the heat-shrinkable molded part (cable sheaths made of radiation-cross-linked polyethylene) is coated on both ends to a depth of approx. 1 cm and a wet film thickness of 0.7 mm with the 65% adhesive. Then allowed to dry at room temperature for up to 72 hours. To produce the test specimen, the molded part is heated with hot air IR radiation (flame or in a warm oven at temperatures of 150-450 ° C). The shrinking process takes place. The molded part nestles around an aluminum adapter and a cable. The resulting temperatures between molded part and aluminum, and molded part and cable are around 120 ° C. The shrinking process takes 3 minutes. The samples prepared in this way are stored at room temperature for 7 days and then subjected to the tests. Standard: VG-95214 T05: Testing connections with heat shrinkable components VG-95343 T14: gluability of component groups, NATO code: chemical resistance
  • CM Elastomer 17.0% by weight unsaturated polyester (Roskydal R ) 18.0 Crosslinker (trimethylolpropane triacrylate) 7.5 Peroxide (2,2-bis (tert-butyloxy) butane) 1.3 Filler (Fe2O3 Bayferrox R 318) 1.0 Stabilizer (Beckopox R 140) 0.3 Solvent: methyl ethyl ketone 37.0 toluene 17.9 100
  • the solution is applied to the heat-shrinkable parts by brushing or spraying and the solvent is removed under vacuum.
  • the metal or plastic surfaces to be shrunk onto must be free of grease, oil and dust and possibly roughened.
  • the molded part is shrunk in an air flow between 250 and 600 ° C on the aluminum adapter and the cable jacket. After cooling, the parts can be manipulated. The strength after 24 hours leads to a break in cohesion.
  • Elastomer 11.00% by weight unsaturated polyester (terephthalic acid base) 9.80 Prepolymer MDI / HEMA 8.80 Crosslinker (trimethylolpropane triacrylate) 8.70 unsaturated polyester (maleic acid / terephthalic acid base) 21.80 Black pigment 1.80 Methyl ethyl ketone 36.59 Peroxide catalyst (2,2-bis (tert-butylperoxy) butane) 1.50 Stabilizer (hydroquinone) 0.01 100
  • ACM Scaffold polymer 30.0% by weight unsaturated polyester (Roskydal R 850 W) 14.0 Crosslinker (trimethylolpropane triacrylate) 5.0 Crosslinker (Rütepox R Harz VE 3582) 10.0 Filler (chalk) 30.0 Plasticizer (mesamoll) 10.0 Peroxide catalyst (tert-butyl perbenzoate) 1.0 100
  • the shear strength is 15 N / mm2 at room temperature. Due to the high elasticity of the adhesive, the composite material is fatigue-free and good cold-resistant.
  • the adhesive according to the formulation below is applied as a self-adhesive tape with a silicone paper cover on the enamel layer of the pane. Then the silicone paper cover is removed and the pane is placed on the body. Then it is cross-linked by heat. It may be possible to pretreat with UV or electron beams before hanging up. Treatment of the fresh paint surfaces is usually not necessary.
  • Scaffold polymer 40.0% by weight unsaturated polyester (Crystic R 198) 12.0 unsaturated polyester (Roskydal R 850 W) 8.0 Crosslinker (trimethylolpropane triacrylate) 5.0 Crosslinker (ethylene triglycol methacrylate) 15.0 Filler (chalk) 13.0 Pigment (titanium dioxide) 2.0 Silane (Silicon Finish R GF 92 from Wacker) 3.0 Peroxide catalyst (tert-butyl perbenzoate) 2.0 100
  • Adhesive for connecting rubber linings (hard or soft rubber) on sandblasted steel in acid protection e.g. in gas washing systems in incineration plants
  • the solvent-based, self-adhesive, heat-reacting adhesive is applied to the steel. After drying, the rubber linings are rolled into the adhesive. Crosslinking takes place during vulcanization. The adhesive strengths are above the cohesion values of the rubber linings, whereby there is a very high chemical resistance.
  • Framework polymer XNBR, e.g. Hycar R 1072 10.0% by weight unsaturated polyester (Crystic R 198) 2.0 Crosslinker (Actocryl R 400) 8.0 Pigment (titanium dioxide) 8.0 soot 2.0 Peroxide catalyst (tert-butyl perbenzoate) 1.0 Methyl ethyl ketone / ethyl acetate 1: 1 69.0 100
  • Crosslinking temperatures of 180 ° C and above are currently required in the coil coating process in order to dry and crosslink the commercially available adhesives.
  • the recipe listed can be reacted at 140 ° C.
  • Framework polymer AU, e.g. Desmocoll R 530
  • unsaturated polyester Viapal R 495 G
  • Crosslinker PLEX 6601 from Röhm
  • Peroxide catalyst tert-butyl permaleinate
  • This adhesive is applied from the melt at 70 to 80 ° C. Crosslinking takes place at temperatures above 120 ° C. If long shelf lives are required, a gelatin-encapsulated benzoyl peroxide (e.g. NCH R 40) is used. The activation temperature corresponds to the melting point of the gelatin.
  • NCH R 40 a gelatin-encapsulated benzoyl peroxide
  • This adhesive can be used to bond porous materials, metals, glass, ceramics, cross-linked and uncross-linked plastics (but not untreated polyethylene or polypropylene) to one another or to one another.
  • Framework polymer CN 6.0% by weight unsaturated polyester (adhesive resin LTH R ) 40.0 unsaturated polyester (Roskydal R 850 W) 45.0 Crosslinker (trimethylolpropane triacrylate) 5.0 Peroxide catalyst (Interox R BU AL 50 or MCH R 40) 4.0 100

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Abstract

Der als Einkomponentensystem vorliegende wärmehärtbare Reaktionsklebstoff enthält als wesentliche Bestandteile jeweils mindestens a) ein ungesättigtes Gerüstpolymer auf Basis eines unvernetzten Elastomers in einem Anteil von 5 bis 90 Gew.%, b) einen ungesättigten Polyester in einem Anteil von 5 bis 90 Gew.%, c) einen ungesättigten Vernetzer in einem Anteil von 0,1 bis 50 Gew.%, d) einen radikalspendenden Härtungskatalysator mit einer Aktivierungstemperatur von 60 bis 300°C in einem Anteil von 0,2 bis 6 Gew.% und f) gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe. Der Klebstoff zeichnet sich durch hohe Lagerstabilität und hohe Klebfestigkeit bei kurzer Vernetzungszeit aus und ist besonders zum Verkleben von wärmeschrumpfenden Formteilen geeignet.

Description

  • Die Erfindung betrifft einkomponentige Reaktionsklebstoffe, die durch Wärme härtbar sind. Insbesondere betrifft die Erfindung einen wärmehärtbaren Reaktionsklebstoff, der zum Verkleben von wärmeschrumpfenden Formteilen geeignet ist.
  • Reaktionsklebstoffe zeichnen sich dadurch aus, daß sie vor dem Abbinden als reaktionsfähige monomere oder oligomere Verbindungen vorliegen, die während des Verklebens in hochmolekulare räumlich vernetzte Polymere überführt werden. Entsprechend den möglichen Typen der Polymerisierungsreaktion teilt man die Reaktionsklebstoffe in Polymerisations-, Polyadditions- und Polykondensations-Klebtoffe ein.
  • Polymerisations-Klebstoffe härten durch radikalische oder ionische Polymerisation, wobei im ersten Fall die für die Reaktion notwendigen Radikale entweder durch UV-Bestrahlung oder Elektronenstrahlen, meist jedoch durch radikalbildende Katalysatoren wie Peroxide, erzeugt werden. Kalthärtende Reaktionsklebstoffe sind leicht zu verarbeiten, benötigen aber meist eine lange Aushärtzeit. Wärme- und hitzehärtbare Reaktionsklebstoffzusammensetzungen binden erst bei Temperaturen von 80 bis 200°C, liefern aber sehr hohe Klebfestigkeiten.
  • Bei einkomponentigen Reaktionsklebstoffen treten häufig Lagerungsprobleme auf, da die Klebstoffbestandteile im Lauf der Zeit miteinander reagieren. Abhilfe schaffen zwei- oder mehrkomponentige Klebstoffsysteme, bei denen die reaktiven Komponenten erst kurz vor dem Verkleben miteinander vermischt werden.
  • US-PS 45 48 992 beschreibt einen zweikomponentigen Reaktionsklebstoff, bei dem Komponente I ein acrylisches Monomer und ein organisches Peroxid, Komponente II ein acrylisches Monomer und einen Härtungsbeschleuniger enthält. Ferner ist in den Komponenten I und/oder II ein ungesättigter Polyester vorhanden.
  • Einkomponentige Reaktionsklebstoffe, die radikalisch abbinden, sind einfach zu handhaben aber oft nicht ausreichend lagerstabil oder nur für spezielle Anwendungen einzusetzen. EP 185 462-A2 offenbart Klebstoffzusammensetzungen, die bei Raumtemperatur aushärten, jedoch nur zum Verkleben von Metallflächen gegeneinander geeignet sind.
  • Typische reaktive Bestandteile eines Einkomponenten-Reaktionsklebstoffs sind ein oder mehrere langkettige ethylenisch ungesättigte Polymere, sowie niedermolekulare monomere oder oligomere Olefine, die als "Brücke" während des Abbindens die langkettigen Polymere miteinander vernetzen.
  • DE-OS 17 191 77 beschreibt ein wärmehärtbares Klebemittel, das auf einem Trägermaterial in Form eines wärmehärtenden Selbstklebebands vorliegt. Die wesentlichen Bestandteile dieses Klebstoffs sind ein gegen Öl widerstandsfähiges Elastomer, ein klebendmachendes Harz und als reaktive Bestandteile ein ungesättigter Polyester und ein damit polymerisierbares Lösungsmittel. Zusätzliche Bestandteile sind wahlweise ein Peroxidkatalysator oder ein Vernetzungsreagens. Als polymerisierbares Lösungsmittel wird bevorzugt ein ungesättigtes Estermonomer verwendet. Ein Teil der hier beschriebenen Klebstoffe weist den Nachteil auf, daß die Viskosität innerhalb weniger Tage stark ansteigt und die beschriebenen Eigenschaften, wie z.B. selbstklebend, verlorengehen. Der Klebstoff kann daher keinesfalls über längere Zeit gelagert werden. Die übrigen Klebstoffkombinationen härten nur sehr langsam aus und sind für eine Verwendung in einem industriellen Fertigungsprozeß ungeeignet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen wärmehärtbaren Reaktionsklebstoff als Einkomponentensystem zur Verfügung zu stellen, der sich gegenüber bekannten Klebstoffen vor allem durch erhöhte Lagerstabilität und durch eine kurze Vernetzungszeit auszeichnet, wobei Klebrigkeit und Aktivierungstemperatur der Vernetzung frei einstellbar sind. Der Klebstoff soll insbesondere zum Verkleben wärmeschrumpfender Formteile geeignet sein.
  • Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Zusammensetzung eines wärmehärtbaren Reaktionsklebstoffs gelöst.
  • Der Klebevorgang, d.h. die Vernetzung durch eine Polymerisationsreaktion zwischen den reaktiven Bestandteilen, wird von Radikalen, die durch Einwirkung von Wärme aus dem Härtungskatalysator freigesetzt werden, ausgelöst. Es kommt zu einer Vernetzung des ungesättigten Gerüstpolymers und des ungesättigten Polyesters, wobei der ethylenisch ungesättigte niedermolekulare Vernetzer die langkettigen Polymere unter Ausbildung intra- und insbesondere intermolekularer Brücken miteinander vernetzt.
  • Für das unvernetzte Gerüstpolymer können ein oder mehrere ethylenisch ungesättigte Elastomere, insbesondere Kautschuke oder kautschukähnliche Verbindungen verwendet werden. Eine Übersicht von erfindungsgemäß geeigneten Gerüstpolymeren gibt die folgende Liste. Die Kurzbezeichnungen sind nach der DIN/ISO-Norm 1629 aufgeführt.
    • M-Gruppe
  • Zur M-Gruppe gehören Kautschuke mit einer gesättigten Kette vom Polymethylentyp.
    • ACM
    Copolymere aus Ethylacrylat oder anderen Acrylaten mit einem geringen Anteil eines Monomers, welcher die Vulkanisation erleichtert
    ANM
    Copolymere aus Ethylacrylat oder anderen Acrylaten und Acrylnitril
    CM
    chloriertes Polyethylen
    CSM
    chlorsulfoniertes Polyethylen
    EPDM
    Terpolymere aus Ethylen, Propylen und einem Dien mit einem ungesättigten Teil des Diens in der Seitenkette
    EPM
    Ethylen-Propylen-Copolymerisate
    FPM
    Kautschuke mit Fluor-, Fluoralkyl- oder Fluoralkoxygruppen an der Polymerkette
    O-Gruppe
  • Zu dieser Gruppe gehören Kautschuke mit Sauerstoff in der Polymerkette.
    • CO
    Polychlormethyloxiran (Epichlorhydrin-Kautschuke)
    ECO
    Copolymere aus Ethylenoxid (Oxiran) und Chlormethyloxiran (Epichlorhydrin)
    GPO
    Copolymere aus Propylenoxid und Allylglycidether
    Zu dieser Gruppe rechnet man auch epichlorhydrinhaltige Terpolymere wie ETER. R-Gruppe
  • Die R-Gruppe ist dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Buchstaben "R" (= rubber) ein oder mehrere Kurzzeichen für das oder die Monomere(n) eingefügt wird (werden), aus dem (denen) der Kautschuk hergestellt wurde. Der unmittelbar vor dem "R" stehende Buchstabe kennzeichnet das Diolefin, aus dem der Kautschuk hergestellt wurde. Ein Buchstabe (oder mehrere Buchstaben) vor dem Diolefin-Buchstaben kennzeichnen das oder die Comonomer(e). Für die R-Gruppe wird folgende Einteilung verwendet:
    • ABR
    Acrylat-Butadien-Kautschuke
    BR
    Butadien-Kautschuke
    CR
    Chloropren-Kautschuke
    IIR
    Isobuten-Isopren-Kautschuke
    IR
    Isopren-Kautschuke, synthetisch
    NBR
    Acrylnitril-Butadien-Kautschuke
    NCR
    Acrylnitril-Chloropren-Kautschuke
    NR
    Isopren-Kautschuke (Naturkautschuke)
    PBR
    Vinylpyridin-Butadien-Kautschuke
    SBR
    Styrol-Butadien-Kautschuke
    SCR
    Styrol-Chloropren-Kautschuke
    SIR
    Styrol-Isopren-Kautschuke
    NIR
    Acrylnitril-Isopren-Kautschuke
    PSBR
    Vinylpyridin-Styrol-Butadien-Kautschuke
    Carboxylgruppenhaltige Kautschuke werden durch den vorgestellten Buchstaben "X" gekennzeichnet:
    XSBR
    carboxylgruppenhaltige Styrol-Butadien-Kautschuke
    XNBR
    carboxylgruppenhaltige
    Acrylnitril-Butadien-Kautschuke
    Kautschuke mit Halogen an der Polymerkette werden wie folgt eingeteilt:
    BIIR
    Brom-Isobuten-Isopren-Kautschuke
    CIIR
    Chlor-Isopren-Kautschuke
    Q-Gruppe
  • Die Q-Gruppe wird dadurch gekennzeichnet, daß der Name der Substituten an der Polymerkette vor die Silicon-Bezeichnung gesetzt wird.
    • MFQ
    Siliconkautschuke mit Methyl- und Fluor-Gruppen an der Polymerkette
    MPQ
    Siliconkautschuke mit Methyl- und Phenyl-Gruppen an der Polymerkette
    MPVQ
    Siliconkautschuke mit Methyl-, Phenyl- und Vinyl-Gruppen an der Polymerkette
    MNQ
    Siliconkautschuke mit ausschließlich Methyl-Gruppen an der Polymerkette, wie Polydimethyl-Siloxan
    MVQ
    Siliconkautschuke mit Methyl- und Vinylgruppen an der Polymerkette
    U-Gruppe
  • Zur U-Gruppe gehören Kautschuke mit Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff in der Polymerkette.
    • AFMU
    Terpolymere aus Tetrafluorethylen, Trifluornitrosomethan und Nitroso-perfluorbuttersäure
    AU
    Polyesterurethan-Kautschuk
    EU
    Polyetherurethan-Kautschuke
    Ferner sind auch die in obiger Liste nicht aufgeführten NBR-Kautschuke mit endständigen Vinyl-, Carboxyl- und Amingruppen oder Ethylenvinylacetate (EVA) geeignet.
  • Zusätzlich zu den ungesättigten Elastomeren können auch gesättigte Gerüstpolymere vorliegen, deren Anteil jedoch so eingestellt wird, daß sie Vernetzungszeit oder die übrigen Eigenschaften des Klebstoffs nicht beeinträchtigen.
  • Es ist jedoch auch möglich, zunächst in einer Vorreaktion das ungesättigte Gerüstpolymer als Reaktionsprodukt eines Hydroxylgruppen enthaltenden Elastomers mit einem Diisocyanat gesondert herzustellen. Hierzu wird eine Mischung des Hydroxylgruppen enthaltenden Elastomers und des ungesättigten Polyesters mit einem Präpolymer aus einem Diisocyanat (z.B. 4,4-Methylen-bis(phenylisocyanat) (MDI) (z.B. DesmodurR von Bayer) und Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) umgesetzt.
  • Durch Reaktion der Hydroxylgruppen mit dem Diisocyanat werden gezielt Doppelbindungen eingeführt, die beim Verkleben über den Vernetzer mit dem ungesättigten Polyester reagieren können. Hierdurch wird es möglich, Gerüstpolymere mit besonderen Eigenschaften, wie z.B. hoher Kerosinbeständigkeit, zu verwenden, die sonst wegen der fehlenden reaktiven Doppelbindungen nicht einsetzbar wären. Geeignet sind vor allem hydroxylgruppenhaltige Polyesterurethane wie DesmocollR 540 von Bayer.
  • Die ungesättigten Polyester werden gelöst, zähflüssig oder fest eingesetzt. Die Polyester können in styrolhaltiger, bevorzugt in styrolfreier Lösung vorliegen. Vorzugsweise sind sie aus ungesättigten mehrbasischen Carbonsäuren, z.B. Fumarsäure, Maleinsäure, Ataconsäure, Citraconsäure, Mesaconsäure und deren Anhydriden, sowie Kombinationen von ungesättigten/gesättigten mehrwertigen Carbonsäuren aufgebaut, die mit mehrwertigen Alkoholen wie Ethylen-, Propylen-, Neopentyl-1,4-Cyclohexandiolmethanol, 1,4-Butandiol, Bisphenol A usw. umgesetzt sind.
  • Insbesonders sind die folgenden ungesättigten Polyester geeignet:
    • ViapalR 570 G
    (Vianova)
    ViapalR 495 G
    (Vianova)
    SynoliteR 1835
    (DSM-Resines)
    SynoliteR 9193 HV
    (DSM-Resines)
    PalatalR M 610-21
    (BASF)
    CrysticR 198
    (Dr. Walter Mäder)
    Haftharz LTHR
    (Hüls)
    RoskydalR 850 W
    (Bayer)
    Als Vernetzer können Monomere oder Oligomere ungesättigter Verbindungen eingesetzt werden, die zusammen mit dem ungesättigten Gerüstpolymer und dem ungesättigten Polyester eine Polymerisierungsreaktion eingehen können. Geeignet sind ethylenisch ungesättigte Hydroxyester, Aminoamidverbindungen, Ethermonoester, Derivate des Glykols, Glycidylester einschließlich der Bisphenol A und F Derivate (z.B. RütepoexR Harz VE 3582). Es können auch ungesättigte Oligomere von Polyurethan (PU), Epoxiden (EP) oder ungesättigte Polyester (UP), sowie Melamin verwendet werden, die zusätzlich in der Lage sind, reaktionsbeschleunigend zu wirken oder die Haftung zu verbessern. Insbesondere sind bevorzugt di-, tri- und höher funktionelle Acryl- und Methylacrylverbindungen wie Alkyl- und Arylacrylate und Methacrylate, z.B. Acrylsäure oder Methacrylsäure von Diolverbindungen des Butans bis Dodekans.
  • Zusätzlich können auch monofunktionelle Vernetzer vorhanden sein, wodurch bei der Vernetzungsreaktion die "Brücke" zwischen den Gerüstpolymeren und/oder ungesättigten Polyestern verlängert wird. Durch diesen Zusatz, insbesondere monomerer Acrylatverbindungen, läßt sich vor allem die Härte des vernetzten Klebstoffs einstellen.
  • Die Polymerisierungsreaktion wird durch einen oder mehrere zugesetzte Härtungskatalysatoren ausgelöst, die bei Wärmeeinwirkung unter Radikalbildung zerfallen. Bevorzugt sind Peroxidverbindungen, die in einem Temperaturbereich von + 60 bis + 300°C reagieren. Geeignete Peroxide sind z.B. tert-Butylperbenzoat, tert-Butylpermaleinat oder bis(tert-Butylperoxyisopropyl)benzol. Besonders bevorzugt sind Peroxide auf Perketalbasis, da sie die hohe Lagerstabilität des erfindungsgemäßen Klebstoffs nicht beeinträchtigen, z.B. 1,1-di(tert-Butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexan, n-Butyl-4,4-di(tert-Butylperoxy)valerat, Ethyl-3,3-di(tert-Butylperoxy)butyrat, 3,3,6,6,9,9-Hexamethyl-1,2,4,5-Tetraoxa-cyclohexan, 2,2-bis(tert-Butylperoxy)butan (InteroxR BU AL 50), 1,1-bis(tert-Butylperoxy)cyclohexan. Auch in Gelatine verkapseltes Benzoylperoxid ist geeignet. Die Aufschmelztemperatur der Gelatine wird auf einen Bereich von größer 60°C eingestellt.
  • Auch Azoverbindungen kommen als Vernetzer in Frage, wobei es gelegentlich zu einem Aufschäumen während des Verklebens kommen kann.
  • Neben den vorgenannten Bestandteilen können je nach Anforderung und Verwendung weitere Zusatzstoffe im erfindinngsgemäßen Klebstoff vorhanden sein.
  • Der Zusatz von Schwarzpigment (Fe₂O₃, z.B. BayferroxR 318 M von Bayer) beschleunigt die Polymerisationsreaktion, wodurch kürze Vernetzungszeiten erreicht werden und bei niedrigeren Aktivierungstemperaturen gearbeitet werden kann. Im großtechnischen Einsatz kann dadurch eine deutliche Energieersparnis erreicht werden. Der Anteil von Schwarzpigment im Klebstoff liegt vorteilhaft bei ca. 0,1 bis 5,0 %, besonders bevorzugt bei ca. 1,0 bis 2,0 %. Die Lagerstabilität wird nicht beeinträchtigt.
  • Es können auch wie Pigmente, Ruß, Kreide oder ähnliches verwendet werden. Im speziellen Fall, z.B. bei Metallverbundmassen in der Automobilindustrie, kann die Elastizität des Klebstoffs zusätzlich durch Weichmacher, wie z.B. MesamollR, eingestellt werden. Zur Haftvermittlung auf Glas können auch Silane zugesetzt werden.
  • Zur Polymerisationsbeschleunigung können auch als Zusatzstoffe bekannte Aktiviersubstanzen oder Beschleuniger in gelöster oder fester Form Verwendung finden. Besonders geeignet sind hierfür Kobaltnaphtenate, Kobaltoctoate, primäre, sekundäre und tertiäre Amine sowie Sulfimide. Die Aktiviersubstanzen werden in den technisch üblichen Konzentrationen eingesetzt.
  • In manchen Fällen ist es erforderlich, den erfindungsgemäßen Klebstoff in gelöster Form anzubieten, wobei sich die Wahl des Lösungsmittels nach der Polarität der verwendeten Elastomere richtet: Für stark polare Elastomere sind Keto- oder aromatische Verbindungen wie Aceton, Methylethylketon (MEK), Methylacetat, Ethylacetat, Toluol, Xylol oder Mischungen davon geeignet. Für wenig polare Elastomere sind Petrolether mit Siedegrenzbereichen 60 bis 95°C, 80 bis 110°C und 110 bis 140°C, sowie Toluol oder Xylol bevorzugt.
  • Der erfindungsgemäße Klebstoff kann ferner Stabilisatoren enthalten, z.B. flüssige Bisphenol A Diglycidylether (z.B. BeckopoxR) und Thermostabilisatoren, Kautschukalterungsmittel (z.B. Phenolabkömmlinge) bei halogenhaltigen Formulierungen, Hydrochinon oder seine Derivate als Lagerstabilisatoren für den Vernetzer. Die Stabilisatoren werden in üblicher Weise auf das Klebstoffsystem abgestimmt.
  • Der erfindungsgemäße Klebstoff zeichnet sich gegenüber bekannten Klebstoffzusammensetzungen durch eine deutlich erhöhte Lagerstabilität aus. Die Mindestlagerzeit des Sauerstoff durchlässig oder unter einem Luftpolster abgepackten Klebstoffs bei Raumtemperatur beträgt ein Jahr, vorzugsweise mindestens zwei Jahre. Der Klebstoff ist für die Verklebung einer Vielzahl von Werkstoffen geeignet, bevorzugt von Metall, Kunststoffen, Glas, Keramik, für nicht-poröse oder poröse Werkstoffe unter sich oder gegeneinander. Besonders bevorzugt ist der Klebstoff für das Verkleben von wärmeschrumpfenden Formteilen wie Schrumpffolien und -schläuchen, aus (peroxidisch und/oder strahlen-) vernetzten Polyolefinen gegen Metall und gegen sich selbst einsetzbar. Der Klebstoff wird aus der Lösung ein- oder beidseitig auf die zu verklebenden Werkstücke aufgetragen, oder er wird als Film, Folie, Platte, Band, Strang mit oder ohne Lösungsmittel, mit oder ohne Trägermaterial (z.B. Band oder Vlies), mit oder ohne Seele aufgebracht. Im Fall von peroxidisch oder strahlenvernetztem Polyethylen genügt meist eine einseitige Auftragung des Klebstoffs auf das Substrat. Ein weiteres Kennzeichen des erfindungsgemäßen Klebstoffs ist seine sehr kurze Vernetzungszeit im Vergleich zu bekannten Klebern bei relativ geringer Aktivierungstemperatur, wobei die Aktivierungstemperatur sich je nach gewünschter Anwendung frei einstellen läßt. Die erzielbaren Verklebfestigkeiten liegen durchwegs über den Werten von vergleichbaren bekannten Klebern. So ist z.B. bei der Verklebung von strahlenvernetztem Polyethylen gegen Aluminium nach einer 3-minütigen Temperatureinwirkung bei 120°C die Verklebung und Vernetzung derartig fortgeschritten, daß nach 24 Stunden Lagerzeit unter Belastung Kohäsionsbruch auftritt und die Schälfestigkeit über 100 N/25 mm betragen. Bei Verklebungen von chromatisiertem Aluminium gegen sich selbst werden Zugscherwerte von 12 N/mm² erreicht.
  • Geeignete Kombinationen von ungesättigtem Polyester (weich und/oder fest) zum Gerüstpolymer erlauben Einstellungen des Klebstoffs von weich bis hart und stark selbstklebend bis zum blockfreien Film. Die Haftung an Substraten wird hauptsächlich mittels ungesättigtem Polyester und Vernetzer eingestellt. Die Elastizität des vernetzten Klebstoffs wird über den prozentualen Anteil und die Art des Elastomers (Gerüstpolymers) gesteuert.
  • Es ist zweckmäßig, die Gerüstpolymere in bestimmte Gruppen einzuordnen, die ihre Auswahl je nach Einsatz oder Anwendungsbereich des Klebstoffs erleichtern.
    • 1. Gruppe: MFQ, MPQ, MVQ, MPVQ, AMFU, FPM
      Geeignet für hochtemperaturbeständige, speziell hitzebeanspruchte Klebstoffe mit guter Alterungs- und Chemikalienbeständigkeit in Pasten-, Bänder- oder Folienform.
    • 2. Gruppe: ACM, ANM, ABR, XSBR, XNBR, CO, ECO, ETER
      Geeignet für temperaturbeständige, meist gut alterungsbeständige, ölfeste und chemikalienresistente Klebstoffe aus Lösungsmitteln, oder in Pasten-, Bänder-, Folien- oder Plattenform.
    • 3. Gruppe: EPDM, EPM, CM, CSM, CR, NBR, NCR, SBR, SIR, NIR, PSBR, AU, EU
      Geeignet für gut alterungsbeständige, zum Teil gut ölbeständige und gut wasserbeständige Klebstoffe aus Lösungsmitteln, oder in Pasten-, Bänder-, Folien- oder Plattenform ohne hohe Anforderungen an die Temperaturbeständigkeit.
    • 4. Gruppe: Elastomere oder Kautschuke mit spezifischen Eigenschaften, z.B. IER (hohe Gasdichte); IR, NR (hohe Elastizität); BIIR und CIIR sind besonders geeignet für Verschnitte mit anderen Kautschuken.
  • Die folgenden ungesättigten Polyester sind mit den Kautschuken der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe meist gut verträglich: CrysticR 198, SynoliteR 9193 HV, ViapalR 570, RoskydalR 850 W.
  • Für die Gruppen 3 und 4 sind die oben aufgeführten ungesättigten Polyester sowie auch Haftharz LTH und ViapalR 495 G besonders verträglich. Leichte Unverträglichkeitserscheinungen können eventuell über den Vernetzer ausgeglichen werden, dies gilt besonders für gelöste Kombinationen.
  • Für die Herstellung des erfindungsgemäßen Klebstoffs, insbesondere im Hinblick auf die Verträglichkeit der Kombinationen von Gerüstpolymeren zu ungesättigten Polyestern und Vernetzern, sind folgende Punkte zu beachten:
    Ethylacrylatpolymere mit Hydroxylgruppen (ACM-Gruppe) sind mehr mit niedrigmolekularen ungesättigten Polyestern verträglich, zu niedrigmolekularen Vernetzern besteht keine Einschränkung in der Verträglichkeit. Die Kombination von chlorsulfoniertem Polyethylen (BSM-Gruppe) mit folgenden ungesättigen Polymeren ist besonders gut verträglich: CrysticR 198, ViapalR 570 G oder RoskydalR 850 W. Gute Verträglichkeit besteht auch mit niedrigmolekularen Vernetzern. Ähliches gilt auch für Verbindungen der CM-Gruppe.
  • Epichlorhydrinkautschuke der Gruppe CO lassen sich besonders gut mit niedrigmolekularen ungesättigten Polyestern wie RoskydalR 850 W oder auch mit CrysticR 198 und Haftharz LPMR kombinieren. Gute Verträglichkeiten bestehen auch mit den niedrigmolekularen Vernetzern.
  • Nitrilkautschuke, Kautschuke der Gruppe NBR und XNBR sind in der Regel mit folgenden ungesättigten Polyestern verträglich: CrysticR 198, SynoliteR 9193 HV, ViapalR 570 G und RoskydalR 850 W. Keine Einschränkung besteht auch bei der Kombination mit niedrigmolekularen Vernetzern. Polyurethankautschuke der Gruppe AU sind aufgrund ihrer Polarität nur mit wenigen Polyestern verträglich, gut kombinierbar sind jedoch diese Elastomere mit CrysticR 198, SynoliteR 9193 HV. Die Vernetzer sind meist gut verträglich.
  • Polychloroprene der Gruppe CR lassen sich gut mit SynoliteR 9193 HV und dem Haftharz LTHR kombinieren. Es besteht eine breite Verträglichkeit mit den niedrigmolekularen Vernetzern.
  • Die Erweichungspunkte der ungesättigten Polyester haben ebenfalls einen Einfluß auf die Klebrigkeit des Klebstoffs und die Auswahl der verwendeten Polyester wird die auf spezielle Anwendung abgestimmt. Ungesättigte Polyester mit einem Erweichungsintervall von 25 bis 60°C, eventuell kombiniert mit höhererweichenden Polyestern, sind besonders für selbstklebende Einstellungen geeignet. Ungesättigte Polyester mit einem Erweichungspunkt von 60 bis 100°C eignen sich für weniger klebrige Klebstoffeinstellungen mit Aktiviertemperaturen von 80 bis 120°C. Ungesättigte Polyester mit einem Schmelzpunkt über 100°C lassen sich vorzugsweise für trockene Filme, Folien und Bänder, deren Aktiviertemperatur über 120°C liegt, einsetzen. Die Haftung wird beispielsweise über freie Carboxylgruppen erzielt, die Härte und Temperaturbeständigkeit kann durch Bisphenol A Verbindungen erhöht werden.
  • In den folgenden Beispielen werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Klebstoffs, die anhand der angegebenen Rezepturen nach üblichen Verfahren hergestellt werden können, vorgestellt. Die Erfindung soll jedoch nicht auf die in den Beispielen genannten Rezepturen beschränkt werden.
    • Beispiel 1 Reaktionsklebstoff auf Polyesterurethan/ungesättiger Polyester/Präpolymer-Basis
  • Mischung I:
    DesmocollR 540 (Hydroxylgruppen enthaltendes Polyurethan) 50,0 Gew.%
    PalatalR M 610 (ungestättigter Polyester) 45,0
    BayferroxR 108 M (Fe₂O₃)    5,0
    100
    Mischung II (Präpolymer):
    HEMA 34,2 Gew.%
    DesmodurR VK (Isocyanat) 32,9
    Methylethylketon   32,9
    100
  • Aus 40 Gew.Teilen der Mischung I wird mit 60 Gew.Teilen Methylethylketon eine Lösung hergestellt, die mit der Mischung II nach der folgenden Rezeptur versetzt und nach Rühren 24 Std. zum Ausreagieren gut verschlossen stehengelassen wird, wobei auf dem Polyurethan endständige Doppelbindungen ausgebildet werden. Anschließend wird die Reaktionslösung mit den zusätzlichen Gerüstpolymeren, ungesättigten Polyestern, Vernetzer, Peroxid, Katalysator und den weiteren Zusatzstoffen versetzt.
    Fertiger Klebstoff:
    Mischung I 54,11 Gew.%
    Mischung II (Präpolymer) 8,00
    Vernetzer (Trimethylethylolpropantriacrylat) 8,66
    Peroxidkatalysator (InteroxR BU AL 50) 2,60
    RoskydalR 850 W 6,49
    Stabilisator (Hydrochinon) 0,03
    ungesättigter Polyester (Haftharz LTHR)   20,11
    100
  • Der erhaltene Klebstoff zeichnet sich vor allem durch sehr gute Kerosinbeständigkeit aus.
    • Beispiel 2
  • Der unter Beispiel 1 hergestellte Klebstoff wurde zur Untersuchung seiner Eigenschaften einer Prüfung nach der VG-Norm 95343 und 95214 für die Verklebung von warmeschrumpfenden Formteilen unterzogen.
    • Probenvorbereitung für die VG-Prüfungen
  • Das wärmeschrumpfende Formteil (Kabelumhüllungen aus strahlenvernetztem Polyethylen) wird innen an beiden Enden bis zu einer Tiefe von ca. 1 cm und einer Naßfilmstärke von 0,7 mm mit dem 65 %igen Klebstoff beschichtet. Anschließend läßt man bei Raumtemperatur bis 72 Std. trocknen. Zur Herstellung des Testkörpers wird das Formteil mit Heißluft IR Strahlung (Flamme oder im Warmeofen bei Temperaturen von 150-450°C) erhitzt. Dabei läuft der Schrumpfprozeß ab. Das Formteil schmiegt sich um einen Aluminiumadapter und ein Kabel. Die dabei entstehenden Temperaturen zwischen Formteil und Aluminium, und Formteil und Kabel liegen bei ca. 120°C. Der Schrumpfvorgang dauert 3 Min.. Die auf diese Art vorbereiteten Proben werden 7 Tage bei Raumtemperatur gelagert und dann den Prüfungen unterworfen.
    Norm:
    VG-95214 T05: Prüfung von Verbindungen mit wärmeschrumpfendem Bauteil
    VG-95343 T14: Verklebbarkeit von Bauteilegruppen,
    Nato-Code: Chemikalienbeständigkeit
    • Prüfungsbefund siehe Tabelle
  • Figure imgb0001
  • Die Meßwerte liegen bei allen Prüfparametern über den von der Norm geforderten Mindestwerten.
    • Beispiel 3 Rezeptur für die Innenbeschichtung von wärmeschrumpfenden Formteilen
  • Elastomer (CM) 17,0 Gew.%
    ungesättigter Polyester (RoskydalR) 18,0
    Vernetzer (Trimethylolpropantriacrylat) 7,5
    Peroxid (2,2-bis(tert-Butyloxy)butan) 1,3
    Füllstoff (Fe₂O₃ BayferroxR 318) 1,0
    Stabilisator (BeckopoxR 140) 0,3
    Lösungsmittel: Methylethylketon 37,0
    Toluol   17,9
    100
  • Die Lösung wird im Streich- oder Spritzverfahren auf die Wärmeschrumpfteile aufgetragen und das Lösungsmittel unter Vakuum abgezogen. Die Metalloberflächen oder Kunststoffoberflächen, auf die aufgeschrumpft werden soll, müssen fett-, öl- und staubfrei und evtl. aufgerauht sein. Beim Schrumpfvorgang wird das Formteil in einem Luftstrom zwischen 250 und 600°C auf dem Aluminiumadapter und dem Kabelmantel geschrumpft. Nach dem Erkalten sind die Teile manipulierfähig. Die Festigkeit nach 24 Std. führt zum Kohäsionsbruch.
    • Beispiel 4 Rezeptur für Verkleben von Wärmeschrumpfteilen auf Basis Polyesterurethan/ungesättigtem Polyester und Präpolymer
  • Elastomer (AU) 11,00 Gew.%
    ungesättigter Polyester (Terephthalsäurebasis) 9,80
    Präpolymer MDI/HEMA 8,80
    Vernetzer (Trimethylolpropantriacrylat) 8,70
    ungesättigter Polyester (Maleinsäure/Terephthalsäurebasis) 21,80
    Schwarzpigment 1,80
    Methylethylketon 36,59
    Peroxidkatalysator (2,2-bis(tert-Butylperoxy)butan) 1,50
    Stabilisator (Hydrochinon)    0,01
    100
    • Beispiel 5 Bördelnahtklebstoff für Metallverbundmassen in der Automobilindustrie
  • Gerüstpolymer (ACM) 30,0 Gew.%
    ungesättigter Polyester (RoskydalR 850 W) 14,0
    Vernetzer (Trimethylolpropantriacrylat) 5,0
    Vernetzer (RütepoxR Harz VE 3582) 10,0
    Füllstoff (Kreide) 30,0
    Weichmacher (Mesamoll) 10,0
    Peroxidkatalysator (tert-Butylperbenzoat)   1,0
    100
  • Die Scherfestigkeiten liegen bei 15 N/mm² bei Raumtemperatur. Durch die hohe Elastizität des Klebstoffs ist der Verbundwerkstoff ermüdungsfrei und gut kältebeständig.
    • Beispiel 6 Klebstoff für Front- und Heckscheibenverglasungen
  • Der Klebstoff nach der unten aufgeführten Formulierung wird als selbstklebendes Band mit einer Siliconpapierabdeckung auf die Emailschicht der Scheibe aufgetragen. Anschließend wird die Siliconpapierabdeckung abgezogen und die Scheibe auf die Karosserie aufgelegt. Dann wird durch Hitze vernetzt. Eventuell kann vor dem Auflegen durch UV- oder Elektronenstrahl vorbehandelt werden. Eine Behandlung der frischen Lackflächen ist meist nicht nötig.
    Gerüstpolymer (ECO) 40,0 Gew.%
    ungesättigter Polyester (CrysticR 198) 12,0
    ungesättigter Polyester (RoskydalR 850 W) 8,0
    Vernetzer (Trimethylolpropantriacrylat) 5,0
    Vernetzer (Ethylentriglycolmethacrylat) 15,0
    Füllstoff (Kreide) 13,0
    Pigment (Titandioxid) 2,0
    Silan (Silicon FinishR GF 92 von Wacker) 3,0
    Peroxidkatalysator (tert-Butylperbenzoat)    2,0
    100
  • Die Beständigkeit dieses Klebstoffs gegenüber Ozon, UV und Wasser ist gut.
    • Beispiel 6 Klebstoff zur Verbindung von Kautschukauskleidungen (Hart- oder Weichgummi) auf sandgestrahltem Stahl im Säureschutzbau (z.B. bei Gaswaschanlagen in Verbrennungsanlagen)
  • Der lösungsmittelhaltige, nach der Austrocknung selbstklebende, wärmereagierende Klebstoff wird auf den Stahl aufgetragen. Nach dem Trocknen werden die Kautschukauskleidungen in den Klebstoff eingewalzt. Die Vernetzung erfolgt während der Vulkanisation. Die Haftfestigkeiten liegen über den Kohäsionswerten der Gummiauskleidungen, wobei eine sehr hohe chemische Beständigkeit gegeben ist.
    Gerüstpolymer (XNBR, z.B. HycarR 1072) 10,0 Gew.%
    ungesättigter Polyester (CrysticR 198) 2,0
    Vernetzer (ActocrylR 400) 8,0
    Pigment (Titandioxid) 8,0
    Ruß 2,0
    Peroxidkatalysator (tert-Butylperbenzoat) 1,0
    Methylethylketon/Ethylacetat 1:1   69,0
    100
    • Beispiel 7 Herstellung von Coil Coating
  • Zur Zeit werden im Coil-Coating-Verfahren Vernetzungstemperaturen von 180°C und darüber benötigt, um die handelsüblichen Klebstoffe zu trocknen und zu vernetzen. Die aufgeführte Rezeptur kann bei 140°C zur Reaktion gebracht werden.
    Gerüstpolymer (AU, z.B. DesmocollR 530) 12,0 Gew.%
    ungesättigter Polyester (ViapalR 495 G) 8,0
    Vernetzer (PLEX 6601 von Röhm) 6,0
    Peroxidkatalysator (tert-Butylpermaleinat) 0,4
    Methylethylketon/Ethylacetat 1:1   73,6
    100
    • Beispiel 8 Reaktionsschmelzklebstoffe, allgemeine Anwendung
  • Dieser Klebstoff wird aus der Schmelze mit 70 bis 80°C aufgetragen. Die Vernetzung erfolgt bei Temperaturen über 120°C. Werden lange Lagerstabilitäten verlangt, wird ein gelatineverkapseltes Benzoylperoxid (z.B. NCHR 40) verwendet. Die Aktivierungstemperatur entspricht dem Schmelzpunkt der Gelatine.
  • Mit diesem Klebstoff können poröse Materialien, Metalle, Glas, Keramik, vernetzte und unvernetzte Kunststoffe (allerdings kein unbehandeltes Polyethylen oder Polypropylen) untereinander oder gegeneinander verklebt werden.
    Gerüstpolymer (CN) 6,0 Gew.%
    ungesättigter Polyester (Haftharz LTHR) 40,0
    ungesättigter Polyester (RoskydalR 850 W) 45,0
    Vernetzer (Trimethylolpropantriacrylat) 5,0
    Peroxidkatalysator (InteroxR BU AL 50 oder MCHR 40)    4,0
    100

Claims (13)

  1. Wärmehärtbarer Reaktionsklebstoff als lagerstabiles Einkomponentensystem, enthaltend jeweils mindestens
    a) ein ungesättigtes Gerüstpolymer auf Basis eines unvernetzten Elastomers in einem Anteil von 5 bis 90 Gew.%,
    b) einen ungesättigten Polyester in einem Anteil von 5 bis 90 Gew.%,
    c) einen ungesättigten Vernetzer in einem Anteil von 0,1 bis 50 Gew.%,
    d) einen radikalspendenden Härtungskatalysator mit einer Aktivierungstemperatur von 60 bis 300°C in einem Anteil von 0,2 bis 6 Gew.%, und
    f) gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe.
  2. Klebstoff nach Anspruch 1, worin das ungesättigte Gerüstpolymer das Reaktionsprodukt von einem Hydroxylgruppen enthaltendem Elastomer mit einem Diisocyanat ist.
  3. Klebstoff nach Anspruch 1, worin der ungesättigte Polyester aus ungesättigten mehrbasischen Carbonsäuren oder Kombinationen von ungesättigten/gesättigten mehrbasischen Carbonsäuren, umgesetzt mit mehrwertigen Alkoholen, aufgebaut ist.
  4. Klebstoff nach Anspruch 1, worin der Vernetzer eine zwei- oder mehrfunktionelle Acrylatverbindung oder deren Derivat, ein ungesättigter Hydroxyester, eine Aminoamidverbindung, Ethermonoester, Glycidylester, Oligomer von PU, EP, UP und Melamin ist.
  5. Klebstoff nach Anspruch 4, der zusätzlich monofunktionelle Acrylatverbindungen enthält.
  6. Klebstoff nach Anspruch 1, worin der Härtungskatalysator ein Peroxid ist.
  7. Klebstoff nach Anspruch 1, der als Zusatzstoff Fe₂O₃ enthält.
  8. Klebstoff nach Anspruch 1, der als Zusatzstoffe Füllstoffe, Pigmente, Ruß und/oder Weichmacher enthält.
  9. Klebstoff nach Anspruch 1, der als Zusatzstoff einen oder mehrere Aktivatoren enthält.
  10. Klebstoff nach Anspruch 1, der als Zusatzstoff einen oder mehrere Stabilisatoren enthält.
  11. Klebstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin der Klebstoff in einem Lösungsmittel gelöst ist, und/oder als Folie, Film, Platte, Paste, Band mit oder ohne Träger/Seele vorliegt.
  12. Klebstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, der mindestens zwei Jahre bei Raumptemperatur abgepackt bei freiem Sauerstoffzutritt lagerstabil ist.
  13. Verwendung des Klebstoffs nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12 zur Verklebung von wärmeschrumpfenden Formteilen aus vernetztem Polyethylen gegen Metall oder gegen sich selbst.
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